第2章传感器概述 2传感器的基本特性 在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测 和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真 地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出-输 入特性。如果把传感器看作二端口网络,即有两个输入端和两 个输出端,那么传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有 关的外部特性。传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来 描述 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输岀 输入关系。只考虑传感器的静态特性时,输入量与输出量之间 的关系式中不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标是线性 度、灵敏度#,迟滞和重复性等
第2章 传感器概述 2.2传感器的基本特性 在生产过程和科学实验中, 要对各种各样的参数进行检测 和控制, 就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真 地变换成相应的电量, 这取决于传感器的基本特性, 即输出—输 入特性。如果把传感器看作二端口网络, 即有两个输入端和两 个输出端, 那么传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有 关的外部特性。传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来 描述。 一、 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出 输入关系。只考虑传感器的静态特性时, 输入量与输出量之间 的关系式中不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标是线性 度、 灵敏度#, 迟滞和重复性等
第2章传感器概述 1.线性度 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系 的线性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。 从传感器的性能看,希望具有线性关系,即具有理想的输出输 入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性,如果不考虑迟滞 和蠕变等因素,传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示: ta,xta,x,t.tax, 式中 输入量x为零时的输出量: a1,a2,,an非线性项系数
第2章 传感器概述 1. 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系 的线性程度。 输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。 从传感器的性能看, 希望具有线性关系, 即具有理想的输出输 入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性,如果不考虑迟滞 和蠕变等因素, 传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示： y=a0+a1x+a2x2+…+anxn (2 - 1) 式中: a0——输入量x为零时的输出量; a1 , a2 , …, an——非线性项系数
第2章传感器概述 各项系数不同,决定了特性曲线的具体形式各不相同 静特性曲线可通过实际测试获得。在实际使用中,为了标 定和数据处理的方便,希望得到线性关系,因此引入各种非线性 补偿环节。如采用非线性补偿电路或计算机软件进行线性化处 理,从而使传感器的输出与输入关系为线性或接近线性。但如 果传感器非线性的方次不高输入量变化范围较小时,可用一条 直线(切线或割线)近似地代表实际曲线的一段,如图2-2所 示,使传感器输出_输入特性线性化。所采用的直线称为拟合直 线。实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线 性误差(或线性度),通常用相对误差γ表示,即
第2章 传感器概述 各项系数不同, 决定了特性曲线的具体形式各不相同。 静特性曲线可通过实际测试获得。在实际使用中, 为了标 定和数据处理的方便, 希望得到线性关系, 因此引入各种非线性 补偿环节。如采用非线性补偿电路或计算机软件进行线性化处 理, 从而使传感器的输出与输入关系为线性或接近线性。 但如 果传感器非线性的方次不高,输入量变化范围较小时, 可用一条 直线（切线或割线）近似地代表实际曲线的一段, 如图 2 - 2 所 示, 使传感器输出—输入特性线性化。所采用的直线称为拟合直 线。 实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线 性误差（或线性度）, 通常用相对误差γL表示, 即
第2章传感器概述 ±一哑×100 (2-2) FS 式中:△Lmax最大非线性绝对误差 FS —满量程输出。 从图2-2中可见,即使是同类传感器,拟合直线不同, 其线性度也是不同的。选取拟合直线的方法很多,用最小 二乘法求取的拟合直线的拟合精度最高。 2.灵敏度 灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增 量Δy的输入量增量Δx的比值,即 S=△y/Ax (2-3)
第2章 传感器概述 max 100% = FS L Y L r （2-2） 式中: ΔLmax——最大非线性绝对误差; YFS ——满量程输出。 从图 2 - 2 中可见, 即使是同类传感器, 拟合直线不同, 其线性度也是不同的。 选取拟合直线的方法很多, 用最小 二乘法求取的拟合直线的拟合精度最高。 2． 灵敏度 灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy 与引起输出量增 量Δy的输入量增量Δx的比值, 即 S=Δy/Δx （2 - 3）
第2章传感器概述 △L1=△ 0 图2-2#几种直线拟合方法 (a)理论拟合;(b)过零旋转拟合;(c)端点连线拟合;(d)端点平移拟合
第2章 传感器概述 图 2 - 2# (a) 理论拟合； (b) 过零旋转拟合； (c) 端点连线拟合；(d) 端点平移拟合